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10kV高壓開關(guān)柜在線測(cè)溫技術(shù)以及選型

更新時(shí)間:2024-11-21      點(diǎn)擊次數(shù):155

摘要:隨著時(shí)代的發(fā)展,越來(lái)越多的設(shè)備逐漸走向智能化,變電站也是如此。在智能化變電站中,分析其基本結(jié)構(gòu)以及基本運(yùn)行方式,進(jìn)而能實(shí)現(xiàn)10kV高壓開關(guān)柜在線測(cè)溫技術(shù)的投入使用。本文在這前提下,主要介10kV高壓開關(guān)柜在線測(cè)溫技術(shù)的重要內(nèi)容,同時(shí)分析該技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用過程,期望以供參考。

0引言

智能化變電站主要是電力系統(tǒng)直接10kV配電網(wǎng)合理分配電氣的設(shè)備,在時(shí)間較長(zhǎng)的條件下,部分高壓開關(guān)柜很可能通4000A的電流。在較高的工作電流和高壓開關(guān)柜內(nèi)部各插頭發(fā)生位置偏移、動(dòng)靜觸頭較為松動(dòng)、不合理的用料等因素的影響下,造成相應(yīng)的電阻明顯增加,進(jìn)而導(dǎo)10kV高壓開關(guān)柜的內(nèi)部嚴(yán)重發(fā)熱。我國(guó)對(duì)10kV高壓開關(guān)柜具有嚴(yán)格規(guī)定(提供的產(chǎn)品應(yīng)該符合國(guó)家鑒定文件或同有效證明文件):如果超過允許的溫度值,則會(huì)嚴(yán)重影10kV高壓開關(guān)柜的運(yùn)行效率,從而造成事故。因此,采取有效的在線測(cè)溫技術(shù),準(zhǔn)確、實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)10kV高壓開關(guān)柜的內(nèi)部溫度是至關(guān)重要的。

1 10kV高壓開關(guān)柜在線測(cè)溫技術(shù)的基本內(nèi)容與特點(diǎn)

一般情況下10kV高壓開關(guān)柜的柜體是全封閉式,其柜內(nèi)所含有的空間范圍很小,柜中包含較多的設(shè)備,造成電氣設(shè)備之間的安全距離很短,這在一定程度上導(dǎo)致測(cè)溫工作難度明顯增加。傳統(tǒng)測(cè)溫技術(shù)(溫度傳感器傳送被監(jiān)測(cè)點(diǎn)溫度時(shí),將自身編號(hào)ID也進(jìn)行傳輸,當(dāng)傳輸?shù)接?jì)算器時(shí),則會(huì)自動(dòng)顯示各監(jiān)測(cè)點(diǎn)溫度)大多存在或多或少的問題,如果使用傳統(tǒng)測(cè)溫技術(shù)對(duì)10kV高壓開關(guān)進(jìn)行測(cè)溫操作,一般不能達(dá)到良好的效果。因此,研究新型在線測(cè)溫系統(tǒng)是很有必要的。

1.1原理

10kV高壓開關(guān)柜在線測(cè)溫技術(shù)的工作原理為:采集器通過利用天線對(duì)SAW(表面聲波)傳感器傳輸無(wú)線電磁波信號(hào),該傳感器收到電池波信號(hào)后,叉指換能器(廣泛應(yīng)用的有效瑞利表面波換能器)就會(huì)引發(fā)聲表面波,使得聲表面波能順著電壓基材表面?zhèn)鬟f到反射區(qū),再傳遞回叉指換能器,讓叉指換能器利用天線,對(duì)采集器發(fā)射反向電磁波,采集器進(jìn)行接收即[1]

1.2構(gòu)成系統(tǒng)

1.2.1站控層

站控層主要是SCADA(監(jiān)控與數(shù)據(jù)采集技術(shù))系統(tǒng)和站內(nèi)監(jiān)控磁通共同構(gòu)成,主要功能表現(xiàn)在:實(shí)現(xiàn)站內(nèi)能進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè),同時(shí)遠(yuǎn)程高壓開關(guān)柜能被應(yīng)用,使其得到好的使用效果。

1.2.2間隔層

間隔層是測(cè)溫系統(tǒng)重要的集中服務(wù)器。一般情況下,各站內(nèi)往往都會(huì)設(shè)置一臺(tái)集中服務(wù)器,充分利RS485總線的重要方法,將各高壓開關(guān)柜的溫度采集器緊密的聯(lián)系在一起,同時(shí)整理并對(duì)站內(nèi)開關(guān)柜所有溫度信息進(jìn)行分類,并在間隔層需要提供103/104為標(biāo)準(zhǔn)的通信規(guī)章制度,使得各站控層間能有效完成溝通交流。其次,集中服務(wù)器應(yīng)該及時(shí)提24V的輸出電源(利用散熱片,DC-DC轉(zhuǎn)換器),便于采集器能長(zhǎng)期正常工作。

1.2.3過程層

過程層主要是由傳感器和天線構(gòu)成。傳感器需要在高壓待測(cè)溫點(diǎn)下能進(jìn)行安裝,比如接頭開關(guān)、進(jìn)線母線接點(diǎn)和電纜出線接點(diǎn)等方面。

1.3 10kV高壓開關(guān)柜在線測(cè)溫技術(shù)的特征分析

1.3.1 10kV高壓開關(guān)柜在線測(cè)溫技術(shù)的優(yōu)缺點(diǎn)

隨著我國(guó)科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展10kV高壓輸電系統(tǒng)中,較為常見的主要XGN開關(guān)柜KYN開關(guān)柜兩種類型,其組成部分主要包括隔離開關(guān)、電纜接點(diǎn)以及斷路裝置等內(nèi)容。但是如果長(zhǎng)期放置開關(guān)柜,在開關(guān)柜內(nèi)易產(chǎn)生一些雜物,如灰塵,其自身較為微小、不可避免,這些較小的灰塵和雜物會(huì)直接影響開關(guān)柜內(nèi)部結(jié)構(gòu),導(dǎo)致其設(shè)備不能正常工作。因此,清潔這些電氣設(shè)備內(nèi)部也逐漸成為重要的問題。除此之外,柜內(nèi)清潔不僅是是重要問題,合理控制開關(guān)柜內(nèi)部濕度也是重要問題。濕度如果過大,柜內(nèi)潮氣也會(huì)較為嚴(yán)重,這樣也會(huì)導(dǎo)致高壓開關(guān)柜不能正常進(jìn)行工作。一般來(lái)說(shuō),XGN開關(guān)柜中,在導(dǎo)電的位置需要做相應(yīng)的絕緣熱縮處理。簡(jiǎn)單說(shuō),XGN開關(guān)柜中,需要采用絕緣層覆蓋住整個(gè)需要進(jìn)行測(cè)溫的重要部分,在這種前提條件下,相關(guān)的檢測(cè)人員不能在開關(guān)柜外對(duì)設(shè)備內(nèi)部展開測(cè)溫工作,這樣無(wú)法及時(shí)了解開關(guān)柜實(shí)際內(nèi)部情況。因此,在惡劣環(huán)境的影響下,要想充分發(fā)揮在線測(cè)溫技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用,要有效提升其抗干擾能力,同時(shí)提升其負(fù)荷能力,保障測(cè)溫?cái)?shù)據(jù)的真實(shí)與完整。

1.3.2開關(guān)柜內(nèi)部原有電氣元件注意要點(diǎn)

10kV高壓開關(guān)柜的內(nèi)部較為復(fù)雜,進(jìn)而需要大量的電氣元件量,并且不同電氣元件具有自身工作原理和注意事項(xiàng)。但是運(yùn)行這些電氣設(shè)備需要從實(shí)際情況出發(fā),不同電氣設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)和運(yùn)行程序存在較為顯著的差異,相關(guān)工作人員應(yīng)該選擇較為實(shí)用的方法合理使用高壓開關(guān)柜。因此,基于這種情況,要想確保相應(yīng)的測(cè)溫工作能順利正常的運(yùn)行,在實(shí)際安裝工作中,一些相應(yīng)的注意事項(xiàng)需要特別注意。比如工作人員在安裝開關(guān)柜時(shí),安裝開關(guān)柜電氣設(shè)備自身元件要特別注意,防止在安裝過程時(shí)損壞部分元件,只有這樣做,才能確保其能正常運(yùn)行,同時(shí)還能充分發(fā)揮自身性能,只有在安裝過程中注意點(diǎn)滴小事,才能讓高壓開關(guān)柜發(fā)揮自身性[2]。

2 10kV高壓開關(guān)柜在線測(cè)溫技術(shù)的現(xiàn)狀分析

2.1紅外測(cè)溫法

紅外測(cè)溫法原理:詳細(xì)測(cè)量檢測(cè)系統(tǒng),其是在非直接接觸測(cè)量方法中較為典型方法。目前紅外測(cè)溫儀使用較為方便,大多數(shù)同時(shí)還具備擴(kuò)展功能,如自主進(jìn)行拍照和自動(dòng)尋找溫度點(diǎn)等功能,在現(xiàn)代化電力行業(yè)中得到較為廣泛的應(yīng)用。但對(duì)10kV開關(guān)柜來(lái)說(shuō),受到開關(guān)柜內(nèi)部元件及絕緣體的影響,很可能阻擋紅外線,導(dǎo)致測(cè)溫工作難度加大,不能保證測(cè)量結(jié)果,在進(jìn)行校正時(shí)會(huì)出現(xiàn)諸多麻煩,進(jìn)而導(dǎo)致其通用性較低,僅僅適用于早10kV開關(guān)柜測(cè)溫工作,并不能應(yīng)用于目前較為常用的全封閉式金屬開關(guān)柜中。

2.2光纖測(cè)溫法

光纖測(cè)溫法原理:光源發(fā)出光經(jīng)過放大后,則由光纖到達(dá)傳感器熱敏材料部分,每個(gè)傳感器反射會(huì)窄譜脈沖光信號(hào)。該測(cè)溫技術(shù)是近幾年研究開發(fā)的測(cè)溫技術(shù),其在開關(guān)柜內(nèi)存在的電氣元件進(jìn)行測(cè)溫的過程中,具有與檢測(cè)設(shè)備緊密接觸的優(yōu)勢(shì)。隨著光纖的被廣泛的使用,在很大程度上便于測(cè)溫工作順利進(jìn)行,同時(shí)能抵抗附近周圍的電磁環(huán)境,并且能避免損壞開關(guān)柜內(nèi)部機(jī)械元件的特性,具有輻射強(qiáng)、電壓高、侵蝕性大等特點(diǎn)。在電磁影響等惡劣環(huán)境下,其能夠?qū)崿F(xiàn)連續(xù)不間斷順利進(jìn)行測(cè)溫工作,這是其他測(cè)溫技術(shù)不能實(shí)現(xiàn)方法,進(jìn)而非常適10kV高壓開關(guān)柜中的測(cè)溫工作。

2.3無(wú)線測(cè)溫法

無(wú)線測(cè)溫法的原理:利用其固有的絕緣性以及抗電磁場(chǎng)干擾性能,安裝到每個(gè)高壓開關(guān)柜上,直接顯示讀取的數(shù)據(jù)。無(wú)線測(cè)溫法是新型的一種測(cè)溫方法。對(duì)于這種測(cè)溫方法來(lái)說(shuō),在每個(gè)測(cè)溫點(diǎn)上已被直接作用分散式測(cè)溫設(shè)備。但在設(shè)立過程中,接收溫度信息設(shè)備需要在設(shè)立位置與開關(guān)柜之間保留一定距離,可以利用無(wú)線技術(shù)進(jìn)行溝通交流,從而完成高壓分離工作與絕緣工作。但是,無(wú)限測(cè)溫技術(shù)也存在或多或少的問題,其中較為顯著的就是測(cè)溫設(shè)備穩(wěn)定性的問題。這種裝置大多使用電流感應(yīng)式電源,該電源的能量大小會(huì)因?yàn)殡娏奢d發(fā)生變化而進(jìn)行變化,如果電力荷載變化情況過大,則會(huì)大幅度改變能量幅度,進(jìn)而可能會(huì)引起測(cè)溫裝工作時(shí)出現(xiàn)斷電的情[3]

3安科瑞無(wú)線測(cè)溫系統(tǒng)

3.1系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

Acrel-2000T無(wú)線測(cè)溫監(jiān)控系統(tǒng)通RS485總線或以太網(wǎng)與間隔層的設(shè)備直接進(jìn)行通訊,系統(tǒng)設(shè)計(jì)遵循國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)Modbus-RTUModbus-TCP等傳輸規(guī)約,安全性、可靠性和開放性都得到了很大地提高。該系統(tǒng)具有遙信、遙測(cè)、遙控、遙調(diào)、遙設(shè)、事件報(bào)警、曲線、棒圖、報(bào)表和用戶管理功能,可以監(jiān)控?zé)o線測(cè)溫系統(tǒng)的設(shè)備運(yùn)行狀況,實(shí)現(xiàn)快速報(bào)警響應(yīng),預(yù)防嚴(yán)重故障發(fā)生。

適合在泛在電力物聯(lián)網(wǎng)、鋼廠、化工、水泥、醫(yī)院、機(jī)場(chǎng)、電廠、煤礦等廠礦企業(yè)、變配電所等電力設(shè)備的溫度監(jiān)測(cè)。

img1 

溫度在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

3.2系統(tǒng)功能

測(cè)溫系統(tǒng)主機(jī)Acrel-2000T安裝于值班監(jiān)控室,可以遠(yuǎn)程監(jiān)視系統(tǒng)內(nèi)所有開關(guān)設(shè)備運(yùn)行溫度狀態(tài)。系統(tǒng)具有以下主要功能:

.       溫度顯示:顯示配電系統(tǒng)內(nèi)每個(gè)測(cè)溫點(diǎn)的實(shí)時(shí)值,也可實(shí)現(xiàn)電WEB/機(jī)APP遠(yuǎn)程查看數(shù)據(jù)。

img2 

.       溫度曲線:查看每個(gè)測(cè)溫點(diǎn)的溫度趨勢(shì)曲線。

img3 

.       運(yùn)行報(bào)表:查詢及打印各測(cè)溫點(diǎn)時(shí)間的溫度數(shù)據(jù)。

img4 

.       實(shí)時(shí)告警:系統(tǒng)能夠?qū)Ω鳒y(cè)溫點(diǎn)異常溫度發(fā)出告警。系統(tǒng)具有實(shí)時(shí)語(yǔ)音報(bào)警功能,能夠?qū)λ惺录l(fā)出語(yǔ)音告警,告警方式有彈窗、語(yǔ)音告警等,還可以短/APP推送告警消息,及時(shí)提醒值班人員。

img5 

.       歷史事件查詢:能夠溫度越限等事件記錄進(jìn)行存儲(chǔ)和管理,方便用戶對(duì)系統(tǒng)事件和報(bào)警進(jìn)行歷史追溯,查詢統(tǒng)計(jì)、事故分析等。

img6 

3.3系統(tǒng)硬件配置

溫度在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)主要由設(shè)備層的溫度傳感器和溫度采/顯示單元,通訊層的邊緣計(jì)算網(wǎng)關(guān)以及站控層的測(cè)溫系統(tǒng)主機(jī)組成,實(shí)現(xiàn)變配電系統(tǒng)關(guān)鍵電氣部位的溫度在線監(jiān)測(cè)。

名稱

外形

型號(hào)

參數(shù)說(shuō)明

系統(tǒng)組態(tài)軟件

img7 

Acrel-2000/T

硬件:內(nèi)4G,硬500G,以太網(wǎng)口。

顯示器21寸,分辨1280*1024

操作系統(tǒng)Windows764位簡(jiǎn)體中文旗艦版。

數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)MicrosoftSQLServer2008R2

通訊協(xié)議IEC60870-5-103、IEC60870-5-104ModbusRTU、ModbusTCP等國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)通信規(guī)約

智能通信管理機(jī)

img8 

Anet-2E4SM

通用網(wǎng)關(guān),2路網(wǎng)口,4RS485,可選1LORA,帶電告警功能,支485,4G從模塊擴(kuò)展。

無(wú)線測(cè)溫集中采集設(shè)備

img9 

Acrel-2000T/A

壁掛式安裝

標(biāo)配一485接口、一路以太網(wǎng)口

自帶蜂鳴器告警

柜體尺480*420*200(單mm

img10 

Acrel-2000T/B

硬件:內(nèi)4G,硬128G,以太網(wǎng)口

顯示器12寸,分辨800*600

操作系統(tǒng)Windows7

數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)MicrosoftSQLServer2008R2

Web臺(tái)/APP服務(wù)器

柜體尺寸480*420*200(單mm)

顯示終端

img11 

ATP007

ATP010

DC24V供電;一路上RS485接口;一路下RS485接口;

可接20個(gè)ATC200/1個(gè)ATC400/1個(gè)ATC450-C。

img12 

ARTM-Pn

96*96*17mm,深65mm;開92*92mm

AC85-265VDC100-300V供電;

一路上RS485接口Modbus協(xié)議;

可接60個(gè)ATE100/200/300/400;配ATC200/300/450。

img13 

ASD320

ASD300

237.5*177.5*15.3mm,深67mm;開220*165mm;

AC85-265VDC100-300V供電;

一路上RS485接口Modbus協(xié)議;

可接12個(gè)ATE100/200/300/400;配ATC200/300/450。

智能溫度巡檢儀

img14 

ARTM-8

88*88mm嵌入式按照;

AC85-265VDC100-300V供電;

一路上RS485接口,Modbus協(xié)議;

可接8PT100傳感器,適用于低壓開關(guān)柜電氣接點(diǎn)、變壓器繞組、點(diǎn)擊繞組等場(chǎng)合的測(cè)溫;

img15 

ARTM-24

35MM導(dǎo)軌安裝;

AC85-265VDC100-300V供電;

一路上RS485接口,Modbus協(xié)議;

24NTCPT100、1路溫濕度測(cè)溫2路繼電器告警輸出,用于低壓電氣接點(diǎn)、變壓器繞組、點(diǎn)擊繞組等場(chǎng)所測(cè)溫;

無(wú)線收發(fā)器

img16 

ATC450-C

可接60個(gè)ATE100/ATE100M/ATE200/ATC400/ATE100P/ATE200P傳感器數(shù)據(jù)。

img17 

ATC600

ATC600有兩種規(guī)格ATC600-C可接240個(gè)ATE100/ATE100M/ATE200/ATC400/ATE100P/ATE200P傳感器數(shù)據(jù)。ATC600-Z做中繼透?jìng)鳌?/span>

電池型無(wú)線測(cè)溫傳感器

img18 

ATE100M

電池供電,壽5;-50~+125

±1;470MHz,空曠距150米;

32.4*32.4*16mm(長(zhǎng)**)。

img19 

ATE200

電池供電,壽5;-50~+125

±1;470MHz,空曠距150米;

35*35*17mmL=330mm(長(zhǎng)**高,三色表)。

img20 

ATE200P

電池供電,壽5;-50~+125;

±1;470MHz,空曠距150,防護(hù)等級(jí)IP68;35*35*17mm,L=330mm(長(zhǎng)**高,三色表)

CT取電型無(wú)線測(cè)溫傳感器

img21 

ATE400

CT感應(yīng)取電,啟動(dòng)電5a;-50~125;精±1470MHz,空曠距150米;

合金片固定、取電;三色外殼25.82*20.42*12.8mm(長(zhǎng)**)。

有線溫度傳感器

img22 

PT100

用于低壓接點(diǎn)測(cè)溫時(shí),具體封裝、精度、線制、線材、線長(zhǎng)與供應(yīng)商聯(lián)系;

用于變壓器、電機(jī)繞組測(cè)溫時(shí),建議變壓器或電機(jī)內(nèi)部預(yù)埋Pt100

img23 

NTC

用于低壓接點(diǎn)測(cè)溫時(shí),具體封裝、精度、線制、線材、線長(zhǎng)與供應(yīng)商聯(lián)系;

用于變壓器、電機(jī)繞組測(cè)溫時(shí),建議變壓器或電機(jī)內(nèi)部預(yù)埋好

4結(jié)束語(yǔ)

綜上所述,目前我國(guó)科學(xué)技術(shù)水平逐漸呈現(xiàn)上升趨勢(shì),科技也在迅速發(fā)展,相關(guān)的科學(xué)研究也逐漸智能化。10kV高壓開關(guān)柜在智能化變電站中被廣泛應(yīng)用,改革創(chuàng)新科技發(fā)展的同時(shí),還要保持其安全性。利10kV高壓開關(guān)柜不僅有利于技術(shù)進(jìn)步,同時(shí)能便于人們?nèi)粘I?。因此,要加大物力、人力于高壓開關(guān)柜的研究中,讓其向著更好更快的方向發(fā)展。

參考文獻(xiàn):

[1]蔡潤(rùn)強(qiáng).淺談智能化變電10kV高壓開關(guān)柜在線測(cè)溫技術(shù)

[2].智能化變電站高壓開關(guān)柜在線監(jiān)測(cè)技術(shù)研[J].自動(dòng)化與儀器儀表,20169108-109.

[3]安科瑞企業(yè)微電網(wǎng)設(shè)計(jì)與應(yīng)用手冊(cè)2020.06

[4]安科瑞用戶變電站變配電監(jiān)控解決方2021.10

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